[发明专利]一种下肢助力软体机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种下肢助力软体机器人，其特征在于，包括：控制系统和气动系统；

所述气动系统包括：气源、连接在所述气源出气端的至少一个流量控制件、连接在所述流量控制件输出端的第一驱动件和第二驱动件，以及至少两个气动人工肌肉部件；

所述控制系统包括：第一控制单元、第二控制单元、与所述第一控制单元连接的信号转换器；

所述第一控制单元生成预定值的气压控制信号，并将所述气压控制信号通过所述信号转换器发送至所述第一驱动件，同时所述第二控制单元根据接收到的步态周期内踝关节的角度变化信息生成开关信号，并将所述开关信号传输至所述第二驱动件；

所述第一驱动件和第二驱动件根据接收到的气压控制信号控制所述人工肌肉部件中输出气压的大小和根据接收到的所述开关信号驱动所述人工肌肉部件充气和放气。

2.根据权利要求1所述的下肢助力软体机器人，其特征在于，所述人工肌肉部件包括弹性应变层和固定层，所述弹性应变层包含多个通过气道相贯通的充气腔室，所述固定层与所述弹性应变层相贴合，用于限定所述弹性应变层的形变量。

3.根据权利要求2所述的下肢助力软体机器人，其特征在于，所述多个充气腔室并排设置，并且所述固定层设置在所述弹性应变层的底部，且多个充气腔室为充气状态时，所述人工肌肉部件的整体结构呈弯曲状结构，多个充气腔室为未充气状态时，所述人工肌肉部件的整体结构呈长方体结构。

4.根据权利要求1所述的下肢助力软体机器人，其特征在于，所述第二控制单元包括：控制芯片和与所述控制芯片相连接的继电器和分别连接在所述继电器和所述第二驱动件两端的升压模块；

所述继电器根据所述控制芯片发出的信息产生开关信号，并将开关信号发送至升压模块；

所述升压模块对所述第一驱动件和第二驱动件的电压进行升压处理。

5.根据权利要求4所述的下肢助力软体机器人，其特征在于，所述流量控制件为比例阀，所述第一驱动件和第二驱动件为电磁阀，所述信号转换器为PWM至模拟转换器。

6.根据权利要求4或5所述的下肢助力软体机器人，其特征在于，所述第一驱动件包括：对称设置的第一阀门口和第三阀门口，以及设置在所述第一阀门口和第三阀门口之间的第二阀门口；所述第二驱动件包括：对称设置的第四阀门口和第六阀门口，以及设置在所述第四阀门口和第六阀门口之间的第五阀门口；其中，所述第三阀门口和第五阀门口相连接；所述第一阀门口连接所述流量控制件，所述第六阀门连接气动人工肌肉部件。

7.根据权利要求6所述的下肢助力软体机器人，其特征在于，所述机器人还包括：用于装配所述人工肌肉部件的弹性织物袋；所述弹性织物袋的长度与所述人工肌肉部件的相适配。

8.一种下肢助力软体机器人的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的下肢助力软体机器，包括：

第一控制单元生成预定值的气压控制信号，并将所述气压控制信号发送至所述第一驱动件，所述第一驱动件和第二驱动件根据接收到的气压控制信号控制人工肌肉部件中输出气压的大小；

同时，所述第二控制单元根据接收到的步态周期内踝关节的角度变化信息生成开关信号，并将所述开关信号传输至所述第二驱动件；所述第一驱动件和第二驱动件根据接收到的所述开关信号驱动所述人工肌肉部件充气和放气。

9.根据权利要求8所述的下肢助力软体机器人的控制方法，其特征在于，所述第二控制单元包括：控制芯片和与所述控制芯片相连接的继电器；

所述第二控制单元根据接收到的步态周期内踝关节的角度变化信息生成开关信号的步骤包括：

若处于每个步态周期内的踝关节背屈角度变化，则发出控制第一驱动件得电，第二驱动件失电的开关信号；

若处于每个步态周期内的踝关节跖屈角度变化，则发出控制第二驱动件得电，第一驱动件失电的开关信号。

10.根据权利要求8或9所述的下肢助力软体机器人的控制方法，其特征在于，所述第一驱动件和第二驱动件根据接收到的所述开关信号驱动所述人工肌肉部件充气和放气的步骤包括：

当第一驱动件得电，第二驱动件失电，则所述第一驱动件的第一阀门口和第三阀门口相通，第二阀门口紧闭，第二驱动件的第五阀门口和第六阀门口相通，第四阀门口紧闭，此时所述人工肌肉部件处于充气状态；

当第一驱动件失电、第二驱动件得电，则所述第一驱动件的第一阀门口和第二阀门口相通，第三阀门口紧闭，第二驱动件的第四阀门口和第六阀门口相通，第五阀门口紧闭，此时所述人工肌肉部件处于放气状态。